高中化學(xué) 專題4 分子空間結(jié)構(gòu)與物質(zhì)性質(zhì) 4.1 分子構(gòu)型與物質(zhì)的性質(zhì)練習(xí) 蘇教版選修3

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1、 4.1分子構(gòu)型與物質(zhì)的性質(zhì) 一、選擇題 1.下列關(guān)于雜化軌道的說法錯(cuò)誤的是　(　　) A.所有原子軌道都參與雜化 B.同一原子中能量相近的原子軌道參與雜化 C.雜化軌道能量集中,有利于牢固成鍵 D.雜化軌道中不一定有電子 【解析】選A。參與雜化的原子軌道,其能量不能相差太大,如1s與2s、2p能量相差太大,不能形成雜化軌道,即只有能量相近的原子軌道才能參與雜化,故A項(xiàng)錯(cuò)誤,B項(xiàng)正確;雜化軌道的電子云一頭大一頭小,成鍵時(shí)利用大的一頭,可使電子云重疊程度更大,形成牢固的化學(xué)鍵,故C項(xiàng)正確;并不是所有的雜化軌道中都會(huì)有電子,也可以是空軌道,也可以有一對(duì)孤電子對(duì)(如NH3、H2O的形

2、成),故D項(xiàng)正確。 2.(2015淮陰高二檢測(cè))下列關(guān)于雜化軌道的敘述正確的是　(　　) A.雜化軌道可用于形成σ鍵,也可用于形成π鍵 B.雜化軌道可用來容納未參與成鍵的孤電子對(duì) C.NH3中氮原子的sp3雜化軌道是由氮原子的3個(gè)p軌道與氫原子的s軌道雜化而成的 D.在乙烯分子中1個(gè)碳原子的3個(gè)sp2雜化軌道與3個(gè)氫原子的s軌道重疊形成3個(gè)C—Hσ鍵 【解析】選B。雜化軌道只用于形成σ鍵,或用來容納未參與成鍵的孤電子對(duì),不能用來形成π鍵,故B正確,A不正確;NH3中氮原子的sp3雜化軌道是由氮原子的1個(gè)s軌道和3個(gè)p軌道雜化而成的,C不正確;在乙烯分子中,1個(gè)碳原子的3個(gè)sp2雜化

3、軌道中的2個(gè)sp2雜化軌道與2個(gè)氫原子的s軌道重疊形成2個(gè)C—Hσ鍵,剩下的1個(gè)sp2雜化軌道與另一個(gè)碳原子的sp2雜化軌道重疊形成1個(gè) C—Cσ鍵,D不正確。 【補(bǔ)償訓(xùn)練】在中,中間的碳原子和兩邊的碳原子分別采用的雜化方式是　(　　) A.sp2　sp2　　B.sp3　sp3　　C.sp2　sp3　　D.sp　sp3 【解析】選C。—CH3中C的雜化軌道數(shù)為4,采用sp3雜化;中間C的雜化軌道數(shù)為3,采用sp2雜化。 3.用價(jià)層電子對(duì)互斥理論判斷SO3的分子構(gòu)型為　(　　) A.正四面體型 B.V形 C.三角錐型 D.平面三角形 【解析】

4、選D。SO3分子中S的價(jià)電子對(duì)數(shù)==3,由于結(jié)合3個(gè)O,故成鍵電子對(duì)數(shù)為3,孤電子對(duì)數(shù)是0,其分子為平面三角形構(gòu)型。 【補(bǔ)償訓(xùn)練】下列分子或離子的空間構(gòu)型為平面三角形的是　(　　) A.NO3- B.NH3 C.H3O+ D.CO2 【解析】選A。NO3-中N的孤電子對(duì)數(shù)=(5+1-32)/2=0,所以NO3-中無孤電子對(duì),N通過三對(duì)電子與O成鍵,空間構(gòu)型為平面三角形;NH3中N的孤電子對(duì)數(shù)為(5-3)/2=1,H3O+中O的孤電子對(duì)數(shù)為(6-3-1)/2=1,在NH3和H3O+中都有1對(duì)孤電子對(duì),還有3對(duì)電子成鍵,所以NH3、H3O

5、+的空間構(gòu)型都為三角錐型;在CO2中C的孤電子對(duì)數(shù)為(4-22)/2=0,沒有孤電子對(duì),只有2對(duì)σ鍵電子對(duì),故CO2分子為直線形。 4.(2015梅州高二檢測(cè))下列關(guān)于NH3和CO2的說法中正確的是　(　　) A.都是直線形結(jié)構(gòu) B.中心原子都采取sp雜化 C.NH3為三角錐型結(jié)構(gòu),CO2為直線形結(jié)構(gòu) D.氮原子和碳原子上都沒有孤電子對(duì) 【解析】選C。NH3和CO2分子的中心原子分別采取sp3雜化和sp雜化的方式成鍵,但NH3分子中氮原子上有1對(duì)孤電子對(duì)未參與成鍵,根據(jù)價(jià)電子對(duì)互斥理論,NH3的分子構(gòu)型應(yīng)為三角錐型,CO2的分子構(gòu)型為直線形。 5.下列敘述中正確的是　(　　)

6、A.以非極性鍵結(jié)合的雙原子分子一定是非極性分子 B.以極性鍵結(jié)合的分子一定是極性分子 C.非極性分子只能是雙原子單質(zhì)分子 D.非極性分子中一定含有非極性鍵 【解析】選A。A項(xiàng)是正確的,如O2、H2、N2等;B項(xiàng)錯(cuò)誤,以極性鍵結(jié)合的分子不一定是極性分子,若分子構(gòu)型對(duì)稱,正、負(fù)電荷重心重合,就是非極性分子,如CH4、CO2、CCl4、CS2等;C項(xiàng)錯(cuò)誤,非極性鍵也存在于某些共價(jià)化合物中,如H2O2、C2H4、C2H5OH,某些離子化合物中也存在非極性鍵,如Na2O2;D項(xiàng)錯(cuò)誤,非極性分子中不一定含有非極性鍵,如CH4、CO2等。 【方法規(guī)律】分子的極性是分子中化學(xué)鍵的極性向量和。只含有非

7、極性鍵的分子一定是非極性分子;而含極性鍵的分子,如果分子的空間結(jié)構(gòu)是對(duì)稱的,則鍵的極性相互抵消,各個(gè)鍵的極性的向量和為零,整個(gè)分子就是非極性分子;反之,則是極性分子。 6.下列化合物中含有手性碳原子的是　(　　) A.CCl2F2 B. C.CH3CH2OH D. 【解析】選D。根據(jù)手性碳原子的定義可知,手性碳原子是一個(gè)碳原子上連接4個(gè)不同的原子或基團(tuán),只有D中物質(zhì)的分子含有連接了4個(gè)不同原子和基團(tuán)的碳原子。 7.下列敘述中不正確的是　(　　) A.鹵化氫分子中,鹵素的非金屬性越強(qiáng),共價(jià)鍵的極性越強(qiáng),穩(wěn)定性也越強(qiáng) B.以極性鍵結(jié)合的分子,

8、一定是極性分子 C.判斷A2B或AB2型分子為極性分子必須具有極性鍵且空間構(gòu)型不對(duì)稱 D.非極性分子中,各原子間可能既有極性鍵又有非極性鍵 【解析】選B。在HF、HCl、HBr、HI分子中,鹵素的非金屬性越強(qiáng),H—X鍵的極性越強(qiáng);以極性鍵結(jié)合的雙原子分子一定是極性分子,但以極性鍵結(jié)合的多原子分子也可能是非極性分子,如CO2是非極性分子;A2B型分子如H2O、H2S等,AB2型分子如SO2等,判斷其是極性分子的根據(jù)是必有極性鍵,且空間構(gòu)型不對(duì)稱。 【易錯(cuò)提醒】CO2、CS2等多原子分子,其空間構(gòu)型對(duì)稱,這樣的非極性分子中可以含有極性鍵。 8.(雙選)下列分子中,屬于非極性分子的是　(　

9、　) A.SO2 B.BeCl2 C.BBr3 D.COCl2 【解析】選B、C。A、B、C三項(xiàng)利用“化合價(jià)法”判斷:SO2中S的化合價(jià)為+4,價(jià)電子數(shù)為6,SO2為極性分子;BeCl2中Be的化合價(jià)為+2,價(jià)電子數(shù)為2,該分子為非極性分子;BBr3中B的化合價(jià)為+3,價(jià)電子數(shù)為3,該分子為非極性分子;D項(xiàng)結(jié)構(gòu)為,此結(jié)構(gòu)為非對(duì)稱結(jié)構(gòu),故為極性分子。 9.(2015杭州高二檢測(cè))氯化硼的熔點(diǎn)為-107℃,沸點(diǎn)為12.5℃,在其分子中鍵與鍵之間的夾角為120,它能水解,下列有關(guān)敘述正確的是　(　　) A.氯化硼分子間含有氫鍵 B.氯化硼中心原子采用sp雜

10、化 C.氯化硼分子呈正三角形,屬非極性分子 D.其分子空間結(jié)構(gòu)類似H2O 【解析】選C。根據(jù)氫鍵含義氯化硼分子間不含氫鍵,由于氯化硼分子中鍵與鍵之間的夾角為120,說明氯化硼分子是平面三角形,中心原子采用sp2雜化,為極性鍵形成的非極性分子。 10.(2015天津高二檢測(cè))2015年韓國首爾大學(xué)的科學(xué)家將水置于一個(gè)足夠強(qiáng)的電場(chǎng)中,在20℃時(shí),水分子瞬間凝固形成“暖冰”。下列關(guān)于“暖冰”的說法正確的是　(　　) A.暖冰中水分子是直線形分子 B.水凝固形成20℃時(shí)的“暖冰”所發(fā)生的變化是化學(xué)變化 C.暖冰中水分子的各原子均滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu) D.在電場(chǎng)作用下,水分子間更易形成氫鍵

11、,因而可以制得“暖冰” 【解析】選D。暖冰中水分子的組成不會(huì)改變,所發(fā)生的變化是物理變化,水分子的氧原子滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu),而氫原子是2電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。 11.(雙選)(2015浙江高考節(jié)選)下列說法正確的是　(　　) A.HOCH2CH(OH)CH2OH與CH3CHClCH2CH3都是手性分子 B.NH4+和CH4的空間構(gòu)型相似 C.BF3與都是平面形分子 D.CO2和H2O都是直線形分子 【解析】選B、C。手性分子是化學(xué)中結(jié)構(gòu)上鏡像對(duì)稱而又不能完全重合的分子,連有四個(gè)不同原子或基團(tuán)的碳原子稱為手性碳原子,HOCH2CH(OH)CH2OH不是手性分子,A項(xiàng)錯(cuò)誤,NH4+和CH4的

12、空間構(gòu)型都是正四面體,B項(xiàng)正確;BF3是平面三角形,苯是平面結(jié)構(gòu),C項(xiàng)正確;CO2是直線形分子,而H2O是V形分子,D項(xiàng)錯(cuò)誤。 二、非選擇題 12.有下列微粒: ①CH4?、贑H2CH2?、跜H≡CH?、躈H3?、軳H4+ ⑥BF3?、逷4　⑧H2O?、酘2O2 填寫下列空白(填序號(hào)): (1)呈正四面體的是　　　　。 (2)中心原子軌道為sp3雜化的是　　　　,為sp2雜化的是　　　　,為sp雜化的是　　　　。 (3)所有原子共平面的是　　　　,共線的是　　　　。 (4)含有極性鍵的極性分子是　　　　。 【解析】CH4、NH3、NH4+、P4、H2O、H2O2中心原子各有

13、四對(duì)價(jià)層電子對(duì),為sp3雜化,這些微?？臻g構(gòu)型分別為正四面體型、三角錐型、正四面體型、正四面體型、V形、二面角形。BF3、CH2CH2的中心原子為sp2雜化,分別為平面三角形、平面形。CH≡CH中心原子為sp雜化,為直線形。 答案:(1)①⑤⑦　(2)①④⑤⑦⑧⑨?、冖蕖、? (3)②③⑥⑧?、邸?4)④⑧⑨ 【補(bǔ)償訓(xùn)練】(2015臺(tái)州高二檢測(cè))若ABn的中心原子上有一對(duì)孤電子對(duì)未能成鍵,當(dāng)n=2時(shí),其分子結(jié)構(gòu)為　　　　;當(dāng)n=3時(shí),其分子結(jié)構(gòu)為　　　　。 【解析】若中心原子上有未成鍵的孤電子對(duì),根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥模型,其與成鍵電子對(duì)之間存在斥力,AB2型分子為V形(如SO2)。AB3型

14、分子為三角錐型(如NH3)。 答案:V形　三角錐型 【方法規(guī)律】若中心原子上有孤電子對(duì),則它對(duì)成鍵電子對(duì)的排斥作用較強(qiáng),導(dǎo)致鍵角減小。 13.(2015蘇州高二檢測(cè))已知A、B、C三種分子所含原子的數(shù)目依次為1、3、6,且都含有18個(gè)電子,C是一種有毒的有機(jī)物。 (1)組成A分子的原子的元素符號(hào)是　　　　; (2)從B分子的立體結(jié)構(gòu)判斷,該分子屬于　　　　分子(填“極性”或“非極性”); (3)C的熔、沸點(diǎn)比CH4的熔、沸點(diǎn)高,其主要原因是(須指明C是何物質(zhì))___ _________________________________________________________

15、______。 【解析】含有18個(gè)電子的微粒中,由單個(gè)原子組成的分子為氬,元素符號(hào)是Ar;B分子中含有3個(gè)原子,應(yīng)該是H2S,空間構(gòu)型為V形,屬于極性分子;在分析由6個(gè)原子組成的C分子時(shí),應(yīng)該注意從三種9電子基(—CH3、—NH2、—OH)入手,結(jié)合C是一種有毒的有機(jī)物即可判斷C為CH3OH,CH3OH的熔、沸點(diǎn)比CH4的熔、沸點(diǎn)高,其主要原因是CH3OH分子之間能形成氫鍵。 答案:(1)Ar　(2)極性 (3)C是CH3OH,分子之間能形成氫鍵 14.(2015南京高二檢測(cè))(1)BCl3和NCl3中心原子的雜化方式分別為 　　　　和　　　　。 (2)元素Y基態(tài)原子的3p軌道上有

16、4個(gè)電子。在Y的氫化物(H2Y)分子中,Y原子軌道的雜化類型是　　　　。 【解析】(1)雜化軌道用于形成σ鍵和容納孤電子對(duì)。BCl3分子中硼原子形成3個(gè)σ鍵,無孤電子對(duì),則硼原子采取sp2雜化。NCl3中氮原子形成3個(gè)σ鍵,且有1對(duì)孤電子對(duì),則氮原子采取sp3雜化。 (2)H2S中S采取sp3雜化。 答案:(1)sp2　sp3　(2)sp3 15.(2015南京高二檢測(cè))S與O可形成SO42-。 (1)SO42-的空間構(gòu)型為　　　　(用文字描述)。 (2)寫出一種與SO42-互為等電子體的分子的化學(xué)式:____________________。 【解析】(1)SO42-中硫原子采

17、用sp3雜化,SO42-為正四面體型結(jié)構(gòu)。(2)與SO42-互為等電子體的分子可以是CCl4或SiCl4等。 答案:(1)正四面體　(2)CCl4或SiCl4等 【方法規(guī)律】推斷分子或離子空間構(gòu)型的三個(gè)步驟 確定中心原子的價(jià)電子對(duì)數(shù)目:中心原子A的價(jià)電子數(shù)與配位原子X提供共用的電子數(shù)之和的一半,即為中心原子A的價(jià)電子對(duì)數(shù)目。計(jì)算時(shí)注意: (1)氧族元素原子作為配位原子時(shí),可認(rèn)為不提供電子,但作為中心原子時(shí)可認(rèn)為它提供所有的6個(gè)價(jià)電子。 (2)如果討論的是離子,則應(yīng)加上或減去與離子電荷相應(yīng)的電子數(shù)。如PO43-中磷原子價(jià)電子數(shù)應(yīng)加上3,而NH4+中氮原子的價(jià)電子數(shù)應(yīng)減去1。 (3)如

18、果價(jià)電子數(shù)出現(xiàn)奇數(shù),可把這個(gè)單電子當(dāng)作電子對(duì)看待。 16.指出下列分子或離子中的雜化軌道類型及分子或離子的空間構(gòu)型。 (1)HCN中的C:　　　　,　　　　。 (2)SO3中的S:　　　　,　　　　。 (3)ClO4-中的Cl:　　　　,　　　　。 (4)NH3中的N:　　　　,　　　　。 【解析】在HCN中,碳原子價(jià)電子對(duì)數(shù)為2,發(fā)生sp雜化,空間構(gòu)型為直線形。SO3中的硫原子價(jià)電子對(duì)數(shù)為3,發(fā)生sp2雜化,空間構(gòu)型為平面三角形;ClO4-中的氯原子價(jià)電子對(duì)數(shù)為4,發(fā)生sp3雜化,空間構(gòu)型為正四面體型;NH3中的氮原子價(jià)電子對(duì)數(shù)為4,發(fā)生sp3雜化,氮原子上有1對(duì)孤電子對(duì),空間構(gòu)

19、型為三角錐型。 答案:(1)sp　直線形　(2)sp2　平面三角形 (3)sp3　正四面體型　(4)sp3　三角錐型 17.氧元素與多種元素具有親和力,所形成化合物的種類很多。 (1)氮、氧、氟元素的第一電離能從大到小的順序?yàn)開_____________________ _______________________________________________________________。 氧元素與氟元素能形成OF2分子,該分子的空間構(gòu)型為　　　　。 (2)根據(jù)等電子原理,在1 molO22+中含有的π鍵數(shù)目為　　　　。 (3)氧元素和過渡元素可形成多種價(jià)態(tài)的金屬氧化物

20、,如和鉻可生成Cr2O3、CrO3、CrO5等。Cr3+基態(tài)核外電子排布式為　　　　。 (4)鈣在氧氣中燃燒時(shí)得到一種鈣的氧化物晶體,其晶體結(jié)構(gòu)如圖所示,則該鈣的氧化物的化學(xué)式為_______________________。 【解析】(1)氮原子中2p軌道半充滿,因此第一電離能大于氧;OF2分子中心原子價(jià)電子數(shù)為n=6+22=4,采用sp3雜化,孤電子對(duì)對(duì)成鍵電子對(duì)產(chǎn)生排斥,故其空間構(gòu)型為V形。 (2)O22+與N2互為等電子體,結(jié)構(gòu)相似,為,故1 molO22+中含有 2 molπ鍵。 (3)Cr基態(tài)原子有24個(gè)電子,失去3個(gè)電子后變?yōu)閇Ar]3d3。 (4)根據(jù)晶體結(jié)構(gòu)可

21、知,黑球表示鈣離子,其個(gè)數(shù)=8+6=4,陰離子是由2個(gè)氧原子構(gòu)成的,O22-個(gè)數(shù)是12+1=4,所以鈣氧化物的化學(xué)式是CaO2。 答案:(1)F>N>O　V形　(2)2NA (3)1s22s22p63s23p63d3(或[Ar]3d3) (4)CaO2 6EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F375